그렇다. 지구는 정말로 놀랍다. 그래서 마치 우리를 위해 만들어진 것처럼 느껴진다. 수천 년 동안 우리는 그렇게 믿어왔다. 그러나 훗날 과학은 진실이 그 반대편에 있다는 사실을 일깨워 줬다. 정확히 말하자면, 우리라는 종이 지구를 위해 만들어진 것이다. 우리 종도 지구에 등장한 여느 다른 종들처럼 자연선택(Natural selection)에 따라 천천히 형성됐고, 그 주어진 환경에 적응하도록 만들어졌을 뿐이다.
--- 「프롤로그: “이 얼마나 멋진 세상인가”」 중에서
약 10억 년 후, 지구가 태양으로부터 받는 에너지는 지금보다 10퍼센트 증가하고, 지구 표면의 평균온도도 약 섭씨 50도에 이를 것이다. 이는 재앙적인 결과를 초래하게 될 것이다. 바다는 증발하고, 그에 따라 대기 중에 분포한 수증기가 점점 더 두꺼운 층을 형성하게 되고, 이는 다시 온도 상승을 촉진함으로써 더 많은 증발을 유발하는 등의 과정을 반복하게 될 것이다. 그 후 몇백만 년이 지나면, 지구 표면에 있는 모든 물이 대기로 증발하고, 결국 우주로 흩어지게 될 것이다. 그 시점에 이르면 지구는 메마른 황무지가 되고, 복잡한 생명체가 생존할 가능성이 거의 사라진다. 수십억 년 동안 지구를 감싸던 생물권이 더는 존재하지 않게 될 것이다.
--- 「지구 종말의 각본」 중에서
그렇다 보니, 미래 인류를 위한 플랜B로서 아예 지구를 떠나자는 생각이 사람들의 마음을 사로잡는다. 그 수가 특별히 많은 건 아니지만, 예나 지금이나 이런 생각에 열정적인 사람들이 꽤 있다. 그중 가장 유명한 인사는 대중에게 널리 알려지고 사랑받았던 물리학자 스티븐 호킹(Stephen Hawking, 1942~2018)이다. 그도 리스와 마찬가지로 인류가 수 세기에 걸쳐 생존할 가능성이 거의 없다고 확신하는 한편, 기회가 있을 때마다 우리 종의 장기 생존을 위한 유일한 희망이 우주여행과 다른 행성에 대한 식민화뿐이라고 주장했다.
--- 「“지구를 떠나야 살 수 있다”」 중에서
맞다. 대다수 사람들은 우리라는 존재 전체가 우주의 적대적 환경으로부터 차단된 얇은 보호막 아래에서 보호받는다는 사실을 잘 깨닫지 못한다. 우리는 공기라고 부르는 바다, 즉 대기 속에서 살고 있다. 우리가 ‘세계’라고 부르는 모든 곳은 우리가 태어나서 죽을 때까지 머무는 몇십 킬로미터 두께의 가스층일 뿐이다. 지구 표면에서는 100킬로미터 떨어진 곳으로 이동해도 실제로 아무것도 변하지 않는다. 좋은 경치를 볼 수 있거나 바다로 소풍을 가는 정도에 불과하다. 하지만 위로 100킬로미터를 올라가면 적절한 보호 장비 없이는 모든 게 끝나버린다. 즉, 죽음을 맞이하게 된다.
--- 「아름다운 곳, 그 정반대의 공간」 중에서
수성은 태양과 가까운 탓에 생명체에게 극도로 적대적일 뿐만 아니라, 로봇 탐사선으로 탐험하기조차 매우 어려운 곳이다. 에너지 측면에서 보자면, 놀랍게도 태양계를 벗어나는 것보다 수성에 도달하는 데 더 많은 에너지가 필요하다. 수성은 매우 빠르게 움직이기 때문에 어느 우주선이라도 이곳에 접근하려면 비슷한 속도로 움직여야 하고, 또 궤도에 진입하기 위해서는 엄청난 태양의 중력을 이겨내야 한다. 이 때문에, 수성은 태양계 내부 행성 중에서도 인류가 가장 드물게 방문한 행성이거니와, 지금까지 그 어떤 탐사선도 그 표면에 착륙한 적이 없다.
--- 「어디로 (안) 떠나야 할까?」 중에서
달은 대기가 거의 없는 탓에 표면 온도 변화도 매우 심하다. 햇빛에 노출될 때는 섭씨 130도까지 올라가고, 그렇지 않을 때는 섭씨 -170도까지 떨어진다. 달의 하루, 즉 달의 자전주기는 지구의 기준으로 약 29일이나 걸리는데, 극심한 온도 변화뿐만 아니라 빛이 없는 긴 밤을 견뎌야 하는 것도 인간에게는 큰 곤욕이다.
그런데 이 특성은 태양광을 에너지원으로 사용할 때 비효율을 일으키기도 하지만, 결코 그늘이 지지 않는 달 극지방의 몇몇 지역에서는 매우 유용하게 활용될 수도 있다. 또한, 달은 항상 같은 면을 지구와 맞보기 때문에(‘어두운 면Dark Side of the Moon’이라고 불리기도 하는 달 뒷면은 지구에서 볼 수 없을 뿐 햇빛은 똑같이 받는다) 오직 보이는 앞면에 건설된 영구 거주지만이 우리와 직접적인 통신이 가능하다(달 뒷면과의 통신은 별도의 달 궤도 중계 위성이 필요하다).
--- 「가깝고도 먼 거대한 황야」 중에서
『화성 프로젝트』는 적어도 종이 위에서는 현실적이었고, 그 웅장함으로 대중의 상상력을 자극하기에 충분했다. 그의 구상은 당시 인기 잡지, 텔레비전 프로그램뿐 아니라 월트 디즈니가 제작한 다큐멘터리 시리즈를 통해서도 크게 주목받았다. 아폴로 탐사 성공 이후, 폰 브라운은 자신의 명성을 활용해 1980년대에 실행을 목표로 화성 계획을 설파했다. 이후 초기 계획을 수정해 2대의 우주선에 각각 6명의 승무원을 탑승시키는 방안을 미국 정부에 제안하기도 했다. 이 제안은 닉슨 대통령에 의해 진지하게 검토됐지만, 결국 폰 브라운의 영향력에도 불구하고 우주왕복선 계획(30년간 운영되다 2011년에 종료된 재사용 가능한 우주왕복선 프로그램으로, 두 차례의 큰 재난으로 14명의 우주인이 사망한 비극도 포함된다)에 밀려 폐기됐다.
--- 「‘종이 위’의 화성 프로젝트」 중에서
가장 효율적인 궤도 기동 중 하나는, 1925년 독일의 과학자 발터 호만(Walter Hohmann, 1880~1945)에 의해 개발됐다. 그는 1897년에 출판된 쿠르트 라스비츠(Kurd Lasswitz, 1848~1910) 의 공상과학 소설 『두 행성에서(Auf zwei Planeten)』를 읽고 이 개념을 떠올렸는데, 이 소설은 우연히도 화성과, 그 당시에 유행했던 지적 생명체에 관한 이야기를 다뤘다.
어쨌든, 이른바 ‘호만 전이 궤도(Hohmann transfer orbit)’는 우주선이 한 궤도에서 다른 궤도로 가는 데 최소한의 연료를 소모하며 기동하는 방법을 다룬다. 원칙적으로 이 기동에서는 두 번의 로켓 점화가 필요하다. 첫 번째 점화는 출발 궤도에서 벗어날 때 이뤄지고, 두 번째 점화는 도착 궤도에 진입할 때 이뤄진다. 궤도를 변경하는 경로에 있는 동안에는 우주선이 관성에 의해 움직이며 그 과정에서 연료를 소모하지 않는다.
--- 「화성으로 떠나는 흔한 여행법」 중에서
기억해야 할 사실은 화성 탐사선의 비행 역학이 달 탐사선보다 훨씬 고난도 기술을 요한다는 점이다. 일례로, 지구와 거리가 멀어지면 실시간 통신도 점차 끊기게 되고, 양방향 전자기 신호 지연도 증가한다. 지구와 화성이 가장 가까이 있을 때 빛은 약 4분이 걸리지만, 가장 멀리 있을 때는 약 24분이 걸린다. 따라서 돌발 상황이 발생했을 때 우주인들은 사실상 지구 내 기술진의 도움을 받을 수 없다.
또한, 지구 저궤도를 떠나기 위해 점화된 후 우주선은 고속으로 가속하기 때문에, 문제가 발생해도 수정 기동을 수행하기 어렵다. 이런 상황에서라면 경로를 되돌리기 매우 어렵다. 만약 화성행 우주선에서 아폴로 13호의 사고와 비슷한 일이 일어나기라도 한다면 훨씬 더 비극적인 상황에 맞닥뜨리게 될 것이다.
--- 「화성으로 떠나는 흔한 여행」 중에서
지난 수십 년간 로봇 탐사차가 촬영한 화려한 화성의 풍경은, 얼핏 보면 지구의 이국적인 곳들과 크게 다르지 않아 보인다. 그래서 모험을 꿈꾸는 이들에게는 배낭을 메고 선글라스를 쓴 채로 첫 우주선에 올라타고 싶은 충동을 불러일으킬 수 있다. 하지만 실제 상황은 매우 다르다. 위험하고 힘든 여정 끝에 화성에 도착한 인간은, 지구상의 그 어떤 황량하고 척박한 곳과도 비교할 수 없는 가혹한 환경에 직면하게 될 것이다. 사실상, 야외 활동을 최소화하고 대부분의 시간을 지하처럼 외부 환경과 격리된 인공 공간에서 보내야 할 것이다.
--- 「화성은 아름답다, 그러나」 중에서
바이오스피어 2는 거대한 테라리움처럼 꾸며졌다. 그때까지 이뤄진 실험 중 인공 화성(혹은 외계)과 가장 비슷한 생태계였다. 하지만 안타깝게도, 문제는 시작과 거의 동시에 일어났다. 그들은 주로 채소 위주로 먹고, 가축으로부터 나오는 소량의 우유, 고기, 달걀을 통해 부족한 동물성 단백질을 보충할 계획이었다. 그러나 채소 재배와 가축 사육이 예상보다 훨씬 어려웠을 뿐 아니라, 그나마 먹을 수 있는 채소도 사탕무와 감자 정도여서 필수 열량과 영양분을 충분히 섭취할 수 없었다.
몇 달 후에는 구조물 내 산소 농도도 우려할 정도로 떨어지기 시작했다. 이산화탄소가 점차 축적되면서 8명의 참가자 모두에게 졸음, 굼뜬 움직임과 어눌한 말투 등의 고산병 증상이 나타났다. 함께 들어갔던 상당수 동물도 폐사하면서, 바퀴벌레와 개미 같은 생존력이 강한 종들이 바이오스피어 2 전체를 채워갔다. 여기에 더해, 운영과 관리를 두고 잦은 갈등이 일어나며 참가자 간 인간관계 문제도 불거졌다.
--- 「밀폐된 유리 안에서 생존하기」 중에서
머스크의 계획이 왜 이렇게 원대한지 궁금해할 수 있다. 몇 명의 사람들만 보내는 간단한 임무보다 왜 이렇게 대규모 인원을 이주시키는 복잡한 계획을 세웠을까? 이유는 간단하다. 그의 구상은 과학적이거나 공학적인 계획이 아니라 경제적 전략이기 때문이다. 실제로 그에게는 우주여행에서 겪는 문제와 화성 내 생존에 필요한 엄청난 어려움을 어떻게 해결해야 하는지에 관한 구체적인 방안이 없다.
머스크에게는 사업의 재정적 지속 가능성을 확보하는 것이 유일한 관심사다. 머스크는 화성행 탑승권 가격이 저렴해지면 더 많은 사람들이 우주선 탑승을 희망할 것이라고 예상한다. 따라서 탑승권 가격을 떨어뜨리는 데 기술적 역량을 집중하는 것이 유리하다. 즉, 스페이스X가 화성 정착지에서의 생존보다 우주선에 관심이 많은 이유다.
--- 「화성행 ‘편도’ 탑승권」 중에서
이론적 측면에서, 화성을 다시 거주 가능한 행성으로 만드는 과정은 단순해 보일 수 있다. 즉, 대기에 온실가스를 공급함으로써 표면의 압력과 온도를 높이고, 토양과 극지의 얼음을 녹여 상황을 뒤바꿀 수 있다는 것이다. 그러면 (숨쉬기는 어려울지라도) 더 조밀한 대기와 풍부한 물이 만들어지게 될 것이며, 식물을 비롯한 광합성 생물체들을 도입해 산소를 내뿜게 함으로써 인간이 살 수 있는 환경을 만들 수 있다는 각본이다. 이렇게 설명하면 너무나도 쉬워 보여서, 왜 우리가 이미 태양계에 두 번째 푸른 행성을 갖고 있지 않은지 의문이 들기도 한다.
--- 「테라포밍, 푸른 화성이 될 수 있을까?」 중에서
불확실한 미래를 예측한다는 건 어렵다. 몇 년 안에 불가능하던 일이 수백 년 후라면 가능해질 수도 있다. 하지만 어느 시점을 상상하든, 간단한 사실 하나만큼은 기억해야 한다. 현재의 화성은 지구의 대체재가 될 수 없다. 겉보기에는 그렇지 않을 수 있지만, 화성의 환경은 달만큼이나 적대적이다. 게다가 달과 비교해도 화성에 정착했을 때 얻는 이점이 거의 없다. 달은 그나마 더 쉽게 갈 수 있다. 냉정하게 말해서, (과학자와 전문가를 포함한) 사람들은 왜 지구를 떠나 화성에 가서 살아야 하는지 타당한 근거를 단 하나도 제시하지 못한다.
--- 「우리가 화성으로 떠날 수 없는 이유」 중에서
지구 밖으로 인류 중 일부를 이주시키려는 어떠한 가상의 계획도 엄청난 복잡성에 맞닥뜨릴 것이다. 이론적으로 존재하는 유일한 두 선택지인 달이나 화성에 정착지를 만들기 위해서는, 이들 세계의 표면에서 독립적이고 고립된 정착지를 유지할 수 있어야 할 뿐만 아니라, 대량의 물자와 인력을 안전하게 운송할 수 있어야 한다.
그렇다면, 그밖에 다른 천체에 정착하려는 계획을 완전히 포기하고, 우주 공간에 인간에게 적합한 인공 환경을 만드는 편이 낫지 않을까? 밀폐된 유리관 속에 사는 것 말고 대안이 없다면, 우리가 더 편리하게 접근할 수 있는 곳에 만드는 것이 합리적이다. 화성 위에 돔으로 밀폐된 생물권을 구축하는 것보다 지구 가까이에 거대한 우주 거주구(Space habitat, 스페이스 콜로니)를 건설하는 편이 더 나을 수 있다는 말이다.
--- 「우주의 섬, 우주 거주구」 중에서
지구 밖에 인간의 또 다른 주거지를 건설하는 것은 그 자체로 적대적인 환경, 위험, 기술적 어려움을 동반할 뿐 아니라, 건설에 필요한 엄청난 비용 또한 반드시 해결해야 할 과제다. 제프 베이조스가 꿈꾸는 오닐의 방식처럼 거대 우주 거주구든 일론 머스크의 화성 도시든, 지구 밖으로 필요한 자재를 운반하고 궤도나 달, 화성 표면에서 조립하는 일은 여전히 상상하기 어렵다. 오늘날의 기술로 단 1킬로그램의 물체를 지구 대기 밖으로 옮기는 데 수만 달러의 비용이 든다는 사실을 고려하면 더욱 그렇다.
--- 「하늘로 가는 엘리베이터가 있다면」 중에서
설령 태양계 내 다른 곳으로 거처를 옮길 수 있다고 하더라도, 중단기적으로 (수 세기 혹은 수천 년 내) 우리의 생존에 위협이 될 법한 자연재해들이 사라지지는 않을 것이다. 예를 들어, 소행성이나 혜성과의 충돌은 화성이나 달에서도 마찬가지로 해결되지 않은 문제로 남을 것이며, 궤도 위 우주 거주구들에도 똑같은 영향을 미칠 수 있다.
이러한 위협에 대처하는 최선은, 앞서 보았듯이 감시와 예방을 통해 최악의 상황이 발생했을 때 피해를 최소화할 해법을 마련하는 것이다. 이 모든 것은 우주 관측과 탐사에 관련된 새로운 기술과 지식을 필요로 한다. 인간의 행동에서 비롯된 위험들은 외계 식민지를 만든다고 해서 사라지거나 감소하지 않을 것이다. 오히려 그 반대일 수있다.
--- 「지구 저 너머」 중에서
최근 몇 년 동안, 다른 별 주위에서 잠재적으로 생명체 거주 가능 행성들이 발견됐다는 뉴스가 여러 차례 미디어를 통해 보도됐다. 이 소식은 우리 은하에만 거주 가능한 행성이 수억 개 존재할 수 있다는 놀라운 추정과 함께 전해졌다. 이런 소식을 접하면, 우주에 지구와 같은 행성이 믿을 수 없을 정도로 흔할 거로 생각할 수도 있다. 하지만 이를 적절히 평가하고 맥락을 해석하기 위해서는 천문학자들이 자주 쓰는 ‘잠재적으로 거주 가능한(potentially habitable)’이라는 표현이 무엇을 뜻하는지 파악해야 한다.
--- 「‘거주 가능한 행성’이 말하는 것」 중에서
우리가 새로운 외계 행성을 발견하려는 이유는 그곳에 살기 위해서가 아니라, 그곳을 연구하고 우리가 아직 모르는 사실들, 예를 들어 생명이 어떻게 시작되는지, 우주에 퍼져 있는 생명의 분포가 어떠한지, 어떻게 지구를 더 생명이 살기 좋은 행성으로 만들어야 하는지, 또한 한 행성을 불모지로 만드는 원인이 무엇인지를 알기 위해서다. 따라서 모든 새로 발견된 거주 가능한 행성을 지구의 쌍둥이로 보는 것은 근본적으로 헛된 일이다. 거대한 규모의 자연은 생명을 잉태하게 하는 다양한 해법을 찾았을 수 있으며, 우리의 지구가 다른 행성과 어떻게 다른지 탐색함으로써 더 많은 것을 배울 것이다.
--- 「또 하나의 지구, 지구 2.0」 중에서
그러나 우리라는 존재가 통제할 수 없는 질서가 존재하는 우주에 살고 있다는 사실을 기억해야 한다. 월트 디즈니(Walt Disney)의 “꿈꿀 수 있다면, 꿈을 이룰 수 있다”는 명언이 모든 것에 통하는 건 아니다. 예를 들어, 빛의 속도를 넘어설 수 없다는 것은 일시적인 기술적 한계가 아니라 현실의 질서 중 하나다. 에너지 보존 법칙처럼, 우리는 빛의 신호보다 더 빠르게 공간의 한 지점에서 다른 지점으로 이동할 수 없다. 이러한 한계는 우리 문명의 발전 단계와 전혀 무관하다. 그것은 자연의 구조 자체의 일부로서, 우리가 할 수 있는 일이라고는 정해진 한계 내에서 최대치를 얻기 위해 기발한 해결책을 찾는 것뿐이다.
--- 「에필로그: 기술은 ‘물리의 한계’를 우회할 수 없다」 중에서